NO, not so different

Zum wiederholten Mal muss ein sogenanntes "Breakthrough-Paper" zur zellulären Signalverarbeitung in Pflanzen zurückgezogen werden.

(11.11.2004) Pflanzliche Signalwege sind ein schwieriges Thema. Wo in tierischen Systemen jede Menge Rezeptoren, Second Messenger und andere Signalmoleküle samt der Mechanismen gut verstanden sind, stochert man beim "Grünzeug" immer noch ziemlich im Nebel.

Ein Problem dabei ist, dass Pflanzen nun mal keine "grünen Tiere" sind. Deren Zellen verarbeiten viele Signale einfach anders. Sicher existieren Analogien, wie etwa die Rolle von Calcium bei der zellulären Signalverarbeitung. Dinge also, die sehr wahrscheinlich in ursprünglicher Form bereits in den gemeinsamen Vorfahren von Pflanze und Tier existiert haben. Andere Schlüsselmoleküle indes, die Tiere heute mannigfach für zelluläre Signalübertragung nutzen, gibt es in Pflanzen gar nicht oder kaum - oder sie tun dort nicht annähernd dasselbe wie im Tier. Ein Beispiel sind G-Proteine, die ihre prominente Rolle bei der Signalweiterleitung durch die Membran ins Zellinnere offenbar erst später auf der rein tierischen Evolutionslinie erlangten.

Dennoch scheinen viele Pflanzenforscher das bis heute nicht wahrhaben zu wollen. Sie schielen neidisch rüber zu ihren "tierischen" Kollegen, und suchen hartnäckig nach weiteren Parallelen in den Signalwegen beider Organismendomänen. Wobei sie bisweilen womöglich zu verbissen das pflanzliche Pendant zum gut bekannten tierischen System finden wollen. Scheuklappen-Syndrom sagt man wohl dazu.

Möglicherweise ist dies auch einer der Gründe, weswegen vor kurzem bereits zum zweiten Mal prominente "Breakthrough"-Veröffentlichungen zu pflanzlichen Signalwegen zurückgezogen werden mussten.

Der erste Fall spielte 1999 am Kölner Max Planck-Institut für Züchtungsforschung. In mehreren Publikationen verkündeten Forscher um den damaligen Arbeitsgruppenleiter Richard Walden, dass cAMP eine Schlüsselrolle im zellulären Signalweg des Pflanzenhormons Auxin einnehme (Nature 390, S. 698). Die erste Arbeit überhaupt, die zyklischen Nukleotiden - von Tierzellen eifrig zur Nachrichtenübermittlung genutzt - eine Rolle in pflanzlichen Signalketten zuschrieb. Der Ausgang der Geschichte ist bekannt: Keiner konnte die Ergebnisse wiederholen, bis eine technische Angestellte zugab die Experimente manipuliert zu haben, indem sie Auxin zu Zellen dazugab, wo keines sein sollte. Eine ganze Reihe von Publikationen musste damals zurückgezogen werden.

Ganz frisch nun der zweite Fall. Darin geht es um das "Nobelpreis-Molekül" des Jahres 1998: Stickstoffmonoxid, kurz NO. Erst kürzlich hatte man gefunden, dass Pflanzenzellen offenbar ebenfalls NO als Signalsubstanz bilden - insbesondere als "Alarmgas" bei Schädlingsbefall. Zudem verkündeten vor ein paar Wochen US-Forscher eine hormonähnliche Rolle von NO bei Steuerung und Timing der Blütenbildung (Science 305, S. 1968).

Doch wie produziert die Pflanze NO? Hierzu veröffentlichten Forscher um Seniorautor Daniel Klessig vom Boyce Thompson Institute for Plant Research in Ithaca, New York, im Mai letzten Jahres ein Paper in Cell (Bd. 113, S. 469). Erstautorin Meena Chandok und Kollegen beschrieben darin erstmals die Identifikation einer pflanzlichen NO-Synthase in Tabak. Diese war zwar ein völlig anderes Enzym als die bekannten tierischen NO-Synthasen, doch ernsthaft schien das kaum jemand zu stören. Warum sollten Pflanzen auch nicht ihren eigenen Weg entwickelt haben, um NO zu produzieren? Sie sind ja schließlich keine "grünen Tiere".

Die Community jedenfalls feierte das Paper als "Durchbruch". Doch statt durchzubrechen sollte es einbrechen, wie Science Anfang November meldete (Bd. 306, S. 960). Die Ergebnisse ließen sich nicht reproduzieren, Erstautorin Meena Chandok verschwand aus dem Labor, und Daniel Klessig musste das Cell-Paper samt einem nachfolgenden Artikel in PNAS (Bd. 101, S. 8239) zurückziehen. Es sei wichtig, dass die Community nicht auf unzuverlässige Daten hereinfalle, denen er selbst nicht mehr vertraue, kommentierte Klessig zerknirscht.

Was bei Klessig in Ithaca genau geschehen ist, bleibt im Dunkeln. Allerdings scheint seine NO-Synthase tatsächlich keine zu sein. Das legen zumindest zwei weitere Paper nahe. Im ersten beschreibt die Gruppe um Nigel Crawford von der University of California in San Diego ein NO-produzierendes Arabidopsis-Enzym mit starker Ähnlichkeit zu einer NO-Synthase aus Schnecken (Science 302, S. 100). Im zweiten, das am 2. November in PNAS erschien (Bd. 101, S. 15811), zeigt ein Team um Jörg Durner vom GSF in Neuherberg, dass Senfpflanzen genau diese NO-Synthase als Antwort auf Kontakt mit bakteriellen Oberflächenproteinen aktivieren - und dass das resultierende NO nachfolgend die Expression pflanzlicher "Abwehrgenen" initiiert.

Fazit: In diesem speziellen Fall sind Pflanzen wohl doch eher "grüne Tiere".

Ralf Neumann



Letzte Änderungen: 11.11.2004